)ホームページhttps://nrid.nii.ac.jp/ja/nrid/1000090590000/研究テーマ*陸上植物は約4億7千万年以上前にシャジクモ藻類のような祖先から分かれて進化してきたと考えられている。その過程で、新しい遺伝子の獲得や、もともと持っていた遺伝子が新しい機能を獲得したことが重要な役割を果たした。陸上植物やその近縁種の持っている遺伝子の配列やその遺伝子の機能を調べて比較することで、陸上植物の成立に関わった遺伝子進化の解明をめざす。リンクプロフィール専門:植物の発生進化学。ヒメツリガネゴケを用いた形態形成。)シャジクモの概要ゲノム解読における遺伝子予測ではシャジクモはLEAFY遺伝子を1つ持つ(CbLFY1)と考えられていた。CbLFY1をクローニングする過程で概要ゲノム解読で予想された配列と異なるアイソフォーム(選択的スプライシングにより後半のエクソンが異なる)が見つかり、両方のアイソフォームの全長配列のクローニングを進めた。発生段階/細胞毎のqPCRを行い、発現パターンをRNA-seqの結果と比較した。<BR>栄養生殖期のヒメミカヅキモから、YABBY遺伝子(CpYabby)をコードするcDNAの全長クローニングを行った。この遺伝子の機能を調べるために、ゲノム編集による遺伝子破壊用コンストラクトを作成した。このコンストラクトを用いて、ヒメミカヅキモのプラス型(NIES-67)およびマイナス型(NIES-68)株に形質転換を試みたところ、マイナス型株からは薬剤耐性株が取れたものの、プラス型株からは得られなかった。今後、プラス型株についてさらに標的部位を変えたコンストラクトを調製し、あらたに遺伝子破壊を目指す。得られた薬剤耐性株からCpYabby遺伝子を含むゲノム断片を単離し、破壊状況を確認し、有望な株について、クローン化と表現型解析を行う。agrestisのYABBY遺伝子、LEAFY遺伝子の5’隣接領域を推定プロモーター候補領域としてクローニングし、ゲートウェイ技術を用いてゼニゴケ向けに開発されたプロモーターレポーター解析用のプラスミドに組み込んだコンストラクトを作成した。このコンストラクトをアグロバクテリウムを介してナガサキツノゴケに導入しプロモーターレポーター株を作出した。(Geneticin)、ハイグロマイシン、ゼオシンの致死濃度を調べた。mg/L前後であると見られる結果を得た。生存を葉緑素の量で判定する場合の選抜期間としては1週間では不十分で2週間待つ方が良いことがわかった。プロモーター候補領域を繋いだプラスミドをパーティクルボンバーメント法で導入することで、βグルクロニダーゼ(GUS)活性をもたらすことも再現できた。この内生プロモーターにハイグロマイシン不活性化酵素のコード領域をつなぎさらに3'隣接領域をターミネーターとして繋いだ融合遺伝子を耐性遺伝子としてパーティクルボンバードメント法によりシャジクモ配偶体組織に導入する実験を行い、ハイグロマイシン処理したところ、一時的にハイグロマイシン耐性を獲得していると判断される結果を得た。そこから細胞分裂を誘導し完全な植物体を再生することはまだできていない。0493株のRNA-seqのデータをアセンブル解析し、EF1α遺伝子の転写産物候補を得た。今後この5'側隣接ゲノム領域を単離することによって、プロモーター候補が得られると期待される。採取されたとされる株NIES-4262についても培養を行った。)陸上植物はその生活環の中で単相と複相の両方に多細胞体制を構築する世代交代を行う。陸上植物ヒメツリガネゴケにおいて同定されたホメオボックス型転写因子KNOX2遺伝子は陸上植物とストレプト藻類の共通祖先において既に存在していた。ストレプト藻類ヒメミカヅキモを用いて変異体を単離した。別の陸上植物であるツノゴケゲノムを解読したところ、ツノゴケはKNOX2遺伝子を持つが、姉妹遺伝子であるKNOX1遺伝子は持たないことがわかった。)細胞の運命転換過程におけるエピゲノムの動態と、エピゲノムとトランスクリプトームがどのように相互作用して細胞の運命転換を駆動しているのかをシングルセルレベルで解明するため、クロマチン修飾やヒストンバリアントといったエピゲノムの構成要素の細胞運命転換過程における単一細胞核4D(3D+時間)イメージングや、シングルセルトランスクリプトーム解析などを行った。その結果、傷害刺激による遺伝子制御ネットワークの変動により幹細胞化因子の発現が誘導され、それによって起きる細胞分裂を介してエピゲノムが大きく変動することで、幹細胞化が達成されることを示す結果を得た。)多細胞生物は、細胞分裂後に自身と同じ細胞を生み出す自己複製能と別の細胞への分化能の両方を有する幹細胞を持ち、分裂と分化を高度に調整して多細胞体制を構築している。発生段階に応じて露出した単一の幹細胞を形成するため、観察や外部操作が容易である。発生初期の胞子体は1個の幹細胞を持ち、後に1個の胞子のうを分化して発生を終了する。幹細胞に隣接する細胞(以後、隣接細胞)は幹細胞にならないことから、幹細胞から何らかの抑制シグナルが隣接細胞に伝えられることで、ボディプランが維持されていると考えられる。ヒメツリガネゴケKNOX1遺伝子は胞子体の幹細胞で発現し、この遺伝子の機能を阻害すると、幹細胞の分裂活性が低下する。